斷層陰影識(shí)別技術(shù)研究及應(yīng)用效果分析

陳祖銀, 張 霞, 鄧海東, 彭 軍, 張 亮

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司 南海西部石油研究院，湛江 524057)

0 引言

斷層陰影是指在斷層下盤三角形區(qū)域內(nèi)的地震成像畸變，在時(shí)間剖面上表現(xiàn)為地震同相軸的“上拉”和“下陷”兩種時(shí)間異?，F(xiàn)象[1]?！吧侠睍?huì)造成構(gòu)造高點(diǎn)假象而吸引布鉆或者造成鉆在斷層下方時(shí)間高點(diǎn)的井明顯偏離深度構(gòu)造，此外，斷層陰影還會(huì)造成反射時(shí)間軸錯(cuò)斷現(xiàn)象，誤認(rèn)為是伴隨小斷層的巖性尖滅點(diǎn)假象[2]。

斷層對(duì)下盤地層的能量也有一定影響，當(dāng)斷層兩側(cè)橫向速度變化較大時(shí)，斷面可能成為良好的反射界面，使斷面以下界面反射能量大大削弱，斷面阻抗差異越大，這種能量屏蔽作用越強(qiáng)，當(dāng)斷面傾角較大，地震波入射角較小時(shí)，斷面下方甚至出現(xiàn)空白反射帶[3]。其次，斷面兩盤的派生裂縫和斷面填充物組成的斷層破碎帶也會(huì)削弱下覆地層的反射能量，而且常常造成斷面下方出現(xiàn)雜亂反射帶[4]。

目前，對(duì)斷層陰影的研究雖然較多，但多局限于對(duì)構(gòu)造形態(tài)的影響研究[5-7]，忽視了振幅能量變化規(guī)律的分析，基于此，筆者采用正演模擬技術(shù)，從構(gòu)造形態(tài)和振幅能量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)斷層陰影進(jìn)行了研究，完善了斷層陰影識(shí)別技術(shù)體系，并通過該方法成功識(shí)別W油田的斷層陰影，指導(dǎo)完成了潿洲W油田的儲(chǔ)量研究工作。

1 斷層陰影原因分析

斷層陰影是由于地層地質(zhì)年代和壓實(shí)程度的差異，斷層上、下盤地層在同一深度下地層速度不同，形成速度橫向突變?cè)斐傻腫8-9]。通常情況下，斷層陰影表現(xiàn)出兩種構(gòu)造畸變：①時(shí)間異常，即同相軸“上拉”和“下陷”；②同相軸錯(cuò)斷假象。由圖1(a)和圖1(b)可看出，在斷層三角區(qū)域，斷層下盤地震同相軸表現(xiàn)出“上拉”現(xiàn)象，這是由于該區(qū)域受上覆高速異常體變厚，地震波旅行時(shí)相對(duì)減小造成的。同理，由圖1(c)和圖1(d)可看出，在斷層三角區(qū)域，斷層下盤地震同相軸表現(xiàn)出“下陷”現(xiàn)象，這是由于該區(qū)域低速異常體變厚，地震波旅行時(shí)相對(duì)增大造成的。

圖1 斷層陰影模式圖

2 斷層陰影特征分析

識(shí)別斷層陰影現(xiàn)象，必須對(duì)斷層陰影特征具有清晰的認(rèn)識(shí)。筆者為了更清楚地描述斷層陰影特征，采用聲波方程正演模擬技術(shù)分別從構(gòu)造和振幅特征兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。如圖2所示，設(shè)計(jì)了四個(gè)變速模型，分別用于研究淺層低速、高速異常體在斷面下盤三角區(qū)的斷層陰影特征，以及速度異常體斷距對(duì)斷層陰影特征的影響分析，其中H界面是研究的目標(biāo)位置，模型具體參數(shù)見表1。

圖2 正演模型及模擬結(jié)果分析圖

表1 模型層速度參數(shù)表

從圖2(a)～圖2(b)可看出，低速異常體模型中，低速異常體斷面的正下方，H界面地震反射同相軸均有“上拉”特征，異常體斷面越大，“上拉”范圍越大，這是由于上覆低速異常體厚度變薄，地震波旅行時(shí)相對(duì)減小造成的，“上拉”最高點(diǎn)即為異常體厚度最薄處。此外，對(duì)斷層陰影帶地層的振幅能量變化進(jìn)行了分析。從提取的H界面地震反射波最小振幅可以看出，異常體斷面正下方振幅能量也發(fā)生規(guī)律性變化，呈“兩弱夾一強(qiáng)”特征，即兩個(gè)弱振幅中間夾一個(gè)強(qiáng)振幅。這主要是受低速異常體斷面阻抗差異影響，且地震波入射到斷面角度相對(duì)較大，地震波能量被斷面不同程度反射造成的。當(dāng)斷面兩側(cè)速度差異較大，斷面阻抗差較大時(shí)，能量屏蔽作用也越大，因而繼續(xù)向地層下部傳播的能量相對(duì)減小，斷面正下方地層表現(xiàn)出弱振幅特征。當(dāng)異常體完全斷開時(shí)，斷開處的斷面正下方的地層振幅能量反而增大，甚至比斷面外地層的振幅能量更大，這是由于該位置地震波只受到斷面的反射，少了異常體對(duì)地震波的反射，而且此處斷面阻抗差較小，能量屏蔽作用小，因此向下傳播的地震能量相對(duì)更大。

在淺層高速異常體模型中，如圖2(c)～圖2(d)所示，高速異常體斷面正下方，H界面地震反射同相軸均具有“下陷”特征，異常體斷面越大，“下陷”范圍越大，“下陷”最低點(diǎn)即為異常體厚度最薄處，H界面提取的地震反射波最小振幅也表現(xiàn)為“兩弱夾一強(qiáng)”特征。

通過以上分析，斷層陰影具有以下特征：①當(dāng)上覆地層存在低速異常體時(shí)，在異常體斷面正下方存在“上拉”現(xiàn)象，且振幅能量表現(xiàn)為“兩弱夾一強(qiáng)”特征；②當(dāng)上覆地層存在高速異常體時(shí)，在異常體斷面正下方存在“下陷”現(xiàn)象，振幅能量也表現(xiàn)為“兩弱夾一強(qiáng)”特征。這些特征可作為定性識(shí)別斷層陰影的主要判別依據(jù)。

3 斷層陰影判別實(shí)例

潿洲W油田位于中國(guó)南海北部潿西南盆地2號(hào)斷裂帶，斷層非常發(fā)育，斷層陰影現(xiàn)象普遍存在[10]。在潿洲W油田的勘探開發(fā)中，經(jīng)常出現(xiàn)對(duì)斷層陰影認(rèn)識(shí)不清而導(dǎo)致的錯(cuò)誤的構(gòu)造認(rèn)識(shí)。W油田主力油組L是典型的斷塊+巖性油藏，該油組在儲(chǔ)量研究階段，就遇到斷層陰影帶來的解釋陷阱，影響了L油組的構(gòu)造落實(shí)。L油組在巖性邊界的確定上存在兩種解釋方案，如圖3所示，方案一認(rèn)為該方案確定的巖性邊界在地震剖面位置A處尖滅特征明顯，巖性邊界落實(shí)可靠;方案二則認(rèn)為，方案一確定的巖性尖滅點(diǎn)正好位于F斷層下盤三角區(qū)，且地震同相軸出現(xiàn)明顯“上拉”特征，認(rèn)為這種特征極可能是斷層陰影現(xiàn)象，該尖滅點(diǎn)極可能是層位錯(cuò)斷假象造成的解釋陷阱，砂體邊界有進(jìn)一步外拓的潛力。

基于此，開展了更深入研究，根據(jù)周邊已鉆探井Well-A實(shí)鉆情況及地震相特征(圖3)，觀察到中淺層有一套強(qiáng)反射的厚層低速異常體，該套異常體也正好位于目的層L油組正上方，可類比圖2(a)低速異常體模型，認(rèn)為在該套低速異常體斷面正下方應(yīng)該具有地震同相軸 “上拉”、振幅能量“兩弱夾一強(qiáng)”的斷層陰影特征。

圖3 過L油組疊前時(shí)間偏移剖面

通過1 400 ms方差體時(shí)間切片(圖4)，刻畫了上覆低速斷層異常體斷面的大致范圍，并將該范圍分別投影到L油組的時(shí)間構(gòu)造圖(圖5)及最小振幅屬性圖(圖6)上，從圖6中可明顯看出，在異常體斷面投影范圍內(nèi)，正好存在時(shí)間構(gòu)造“上拉”，最小振幅屬性“兩弱夾一強(qiáng)”的變化特征，與前面的正演結(jié)果認(rèn)識(shí)一致。基于此，可以認(rèn)為解釋方案二的認(rèn)識(shí)是合理的，方案一中砂體尖滅點(diǎn)其實(shí)是一種斷層陰影現(xiàn)象。近期在L油組南部部署了一口開發(fā)評(píng)價(jià)井Well-C(圖7)，鉆遇油層近20 m，經(jīng)測(cè)試地層壓力系數(shù)僅為0.75，表明該井區(qū)與開發(fā)井Well-B井區(qū)連通，從而也證實(shí)了方案二的正確性。L油組構(gòu)造的準(zhǔn)確落實(shí)，使得解釋人員對(duì)潿西南W油田斷層陰影特征有了一個(gè)更清晰地認(rèn)識(shí)，為其他油組的構(gòu)造解釋提供了參考。

圖4 過異常體斷面方差體切片

圖5 L油組等T0圖

圖6 L油組最小振幅屬性圖

圖7 過井地震剖面

4 結(jié)論

1)斷層陰影作為地球物理公害，直接影響到構(gòu)造解釋，為了正確識(shí)別斷層陰影，避免斷層陰影帶來的解釋陷阱，筆者采用正演模擬技術(shù)從構(gòu)造形態(tài)和振幅能量?jī)蓚€(gè)方面分析了斷層陰影特征：①當(dāng)上覆地層存在低速異常體時(shí)，在異常體斷面正下方存在地震同相軸“上拉”，振幅能量 “兩弱夾一強(qiáng)”特征；②當(dāng)上覆地層存在高速異常體時(shí)，在異常體斷面正下方存在地震同相軸“下陷”、振幅能量 “兩弱夾一強(qiáng)”特征。

2)基于斷層陰影特征，筆者結(jié)合實(shí)例提出了斷層陰影識(shí)別的技術(shù)方法，先通過已鉆井分析研究區(qū)淺層是否存在速度異常體，從而判斷該研究區(qū)域內(nèi)斷層陰影所具有的特征，并從時(shí)間構(gòu)造圖和最小振幅屬性上進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證。該方法對(duì)定性識(shí)別斷層陰影具有一定的借鑒意義。